中学化学教材改革的目标和基础性教材的编写之我见

作 者:

作者简介:
郑胤飞,复旦大学附中

原文出处:
化学教学

内容提要:


期刊代号:G37
分类名称:中学化学教与学
复印期号:2002 年 06 期

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      时代变化,世纪更迭,科学技术成果日新月异,教材要改革,有些教材还可能会出现重大改革。新教材理应是时代的产物。

      化学教材改革的目标是什么?

      化学教学的目标是多方面的,暂且不谈一些放之各科皆准的大小目标,从理论与实践的角度看,有两个方面的目标是不能忽略的,一是使学生认识化学与自然、社会、生产、生活之间的关系,学习化学实验的方法和手段,提高解决问题的能力;二是学习化学的学科思想与方法。一个学过现代高中化学的学生知道硫化氢的种种性质,会做各种关于完全燃烧或不完全燃烧(或部分完全燃烧、部分不完全燃烧)的化学计算题,却不认识塑料,化学教学是失败的;会背诵元素周期表,却不知道化学反应的基本动力和方向,化学教学也是失败的。

      根据以上目标,基础性的中学化学教材如何编写?以下是笔者的一些看法。

      1 化学学科线索的现代化

      化学比数学、经典物理学年轻。化学之所以年轻最主要原因是其研究领域深入物质的微观世界,复杂程度更高,人们对其认识远未达到定量的境界,这就注定当今的化学教学还远不能像数学、物理学那样刻意去追求其不切实际的逻辑性,不能勉强应用归纳与演绎的方法。这里一定要谈到元素周期律。元素周期律源于电子排布规律的精彩归纳,特别集中地体现了科学家追求科学规律的天然愿望和令人振奋的基础性成果,在化学历史上起到了里程碑式的作用,人们应用该规律找到了许多当时未知的元素,推断了一些元素的性质。一百多年过去了,发现新元素的任务已基本完成,人们希望元素周期律派上更大的用场,希望它能演绎物质变化的诸多事实和规律,象牛顿定律之于经典力学那样纲举目张,实际上却差强人意,其涵盖功能有限。卤素和碱金属、碱土金属算是最具变化规律的少数几族元素。氧族中氧没有+6价,硒酸的酸性甚至比硫酸强,氧化性则比硫酸强得多(氮族中硝酸的氧化性却比磷酸强得多);氮分子由稳定的共价三键构成,磷则有多种同素异形体,白磷分子是正四面体结构;碳族的碳和硅除化合价外相似之处不多,CO[,2]是小分子的气态物质,SiO[,2]却是坚硬的原子晶体;同是碱土金属,铍、镁的氢氧化物难溶,锶、钡的氢氧化物易溶,它们的硫酸盐则相反,硫酸铍和硫酸镁易溶,硫酸锶和硫酸钡难溶。过渡元素的周期律则出格的更多。诸如此类的问题实在是律不服人,化学教师站在元素周期律这面大旗下注定经常处在“挨问”的境地,以元素周期律为化学演绎体系的基本出发点往往是作茧自缚。半个世纪以来,我国的无机化学教材一般以元素周期律为基本线索,一方面是受前苏联的影响(门捷列夫是俄罗斯的骄傲;五十年代我国的许多教材是前苏联教材的译本或翻版),一方面可能与对陈旧的逻辑目标的刻意追求有关,教材没有与时代的变迁发生同步的变化。今天讨论化学教材的改革,一方面要认识化学的“初级阶段”,一方面要认识毕竟一百年后化学的丰富内涵已不是一个元素周期律能够大包大揽。元素周期律在新教材中应该有专门的介绍,但不能再作为主要的理论线索出现,这个问题现在应该正式提出来。

      (我们的初等无机化学中还有“四种基本反应类型”之说。此说连一些很简单的化学反应都不能包容,如SO[,2]与H[,2]S的反应、Cl[,2]与NaOH的反应、NO[,2]与H[,2]O的反应、铜与硝酸的反应等一大堆氧化还原反应就不在四种类型之列。这种不成规律的规律在新教材中是应该淡化的。)

      这当然不是说化学中目前没有牛顿定律,其教材就不要再追求逻辑体系。没有逻辑就谈不上学科的思想和基本方法。实践证明,学生和教师都不喜欢逻辑性被削弱的教材。追求逻辑之美是人之常情,是最基本的心理需要,也是学科发展的永恒主题。中学生不喜欢学化学的远比不喜欢学数学和物理学的多,本来就是因为化学被体会为“接近文科”。那么新的逻辑体系(理论线索)怎么组织?第一,新的理论线索应是现代式的,是与物理学和其它学科密切相关的;第二,它必须是化学的,不是科普的;第三,它是有弹性的,不象乘法口诀表那样规范,不是封闭式的。

      化学反应最基本的两种形式和动力是氧化还原反应(电子得失)和离子反应。而电子得失和离子变化的方向受到能量最低原理的控制,反应方向的可逆性则表现为化学平衡和平衡的移动。因此,笔者以为物质的微观结构、氧化还原反应、离子反应、能量转换、化学平衡这五个方面及其关系集中体现了化学的基本思想和基本方法,也是科学素养在化学中的具体体现,应该在新编教材中得以重点渲染。根据前述三项原则,是否考虑以这种渲染作为教材的主要理论线索?五大要素或分别列章,如氧化还原反应、离子反应;能量转换和能量最低原理、平衡及其移动则不仅是化学概念,也是自然科学的普遍观念,甚至还是哲学的、社会学的观念,其精神可贯穿始终;或贯穿与分列结合。

      这可能会立即引起严重的关注:中学化学的理论难度增加了,学生的负担增加了。教师们实际上最清楚以下两个问题:第一,高度不等于难度。高等数学的微积分未必比初等数学的函数、几何难学,不懂解析几何的学生照样可以学微积分,主要看按什么要求教学。降低中学数学的教学难度就不应该以是否删去微积分教学为标志。何况以后的教学内容还有基础性和拓展性、探究性之分,难度是完全可以分层的。渲染学科思想的目标不在于概念的深入,主要是观念的建立。理念的渗透和专业名词的呈现未必要同步。观念比概念长效,适用性更加宽泛。第二,中学生学化学的负担很大程度上正是由于缺乏理论高度,死记硬背、“文科味道”是最大的课业负担和心理负担。不奢求概念,少纠缠细节,少“掘井”,把化学的学科特征、学科思想、方法和学科的实用性交给学生是变学生被动为主动、以学生发展为本的最本质手段,是最本质的降低学生负担。

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